涉及酸和碱的反应方案；包括空间上变化的化学组成梯度的反应器；以及相关的系统和方法

摘要

一般地描述了涉及酸和碱的反应方案；包括空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)的反应器，以及相关的系统和方法。

说明书

相关申请

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求2019年1月16日提交的美国临时专利申请第62/793,294号；2019年2月1日提交的美国临时专利申请第62/800,220号；和2019年3月14日提交的美国临时专利申请第62/818,604号的优先权；其全部在此通过引用整体并入。

技术领域

一般地描述了涉及酸和碱的反应方案；包括空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)的反应器，以及相关的系统和方法。

发明内容

一般地描述了涉及酸和碱的反应方案；包括空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)的反应器，以及相关的系统和方法。还描述了用于在空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)中形成沉淀物的本发明的系统和方法。在空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)中形成沉淀物可以例如通过以下来实现：使化合物(例如，金属盐)在空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)的第一区域(例如，酸性区域)中溶解，并在在空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)的第二区域(例如，碱性区域)中收集包含来自所述化合物(例如，金属盐)的一种或更多种元素(例如，金属)的沉淀物。在某些实施方案中，空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)是在电化学电池中的并且是通过电解(例如水的电解)建立和/或保持的。根据一些实施方案，在收集沉淀物之后，将沉淀物在窑内加热以制造水泥(包括波特兰(Portland)水泥)。在一些情况下，本发明的主题涉及相关的产品、对于特定问题的替代解决方案和/或一个或更多个系统和/或制品的多种不同用途。

在一个方面中，提供了反应器。根据某些实施方案，反应器包括：第一电极；第二电极；在第一电极与第二电极之间的空间上变化的化学组成梯度；连接至空间上变化的pH梯度的第一区域的入口；连接至空间上变化的pH梯度的第二区域的出口；以及其中出口被配置成使得固体可以从反应器中排出。

在一些实施方案中，反应器包括：第一电极；第二电极；在第一电极与第二电极之间的空间上变化的pH梯度；连接至空间上变化的pH梯度的酸性区域的入口；和连接至空间上变化的pH梯度的碱性区域的出口。

在另一个方面中，提供了系统。根据一些实施方案，系统包括：包括具有空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)的区域的反应器，所述反应器包括被配置成接收碳酸钙的反应器入口和被配置成输出固体氢氧化钙的反应器出口；和包括窑入口的窑，其中：窑在反应器出口的下游，窑入口被配置成接收至少部分固体氢氧化钙和/或源自至少部分固体氢氧化钙的固体氧化钙；以及窑被配置成加热固体氢氧化钙和/或固体氧化钙，作为水泥生产工艺的一部分。

在另一个方面中，提供了方法。根据某些实施方案，所述方法包括经由电解产生酸和碱；将金属盐溶解在酸中；以及使金属氢氧化物在碱中沉淀。在一些这样的实施方案中，金属盐中的金属是与金属氢氧化物中的金属相同的金属。在一些这样的实施方案中，电解包括水解。在一些这样的实施方案中，电解在反应器内产生空间上变化的化学组成梯度。在一些这样的实施方案中，电解在反应器内产生空间上变化的pH梯度。在一些这样的实施方案中，所述方法还包括收集沉淀物。在一些这样的实施方案中，金属盐包括金属碳酸盐。在一些这样的实施方案中，金属碳酸盐包括碳酸钙、碳酸镁和/或碳酸镍。在一些这样的实施方案中，金属氢氧化物包括氢氧化钙、氢氧化镁和/或氢氧化镍。在一些这样的实施方案中，金属氢氧化物包括氢氧化钙。

在一些实施方案中，根据一些实施方案，所述方法包括建立和/或保持包括空间上变化的化学组成梯度的区域；将化合物输送至空间上变化的化学组成梯度的第一区域，使得化合物在空间上变化的化学组成梯度内的液体中溶解和/或反应；从空间上变化的化学组成梯度的第二区域中收集沉淀物，其中沉淀物包含来自在空间上变化的化学组成梯度内溶解和/或反应的化合物的一种或更多种元素。

在一些实施方案中，所述方法包括：建立和/或保持包括空间上变化的pH梯度的区域；将金属盐输送至空间上变化的pH梯度的酸性区域，使得金属盐在空间上变化的pH梯度内的液体中溶解和/或反应；从空间上变化的pH梯度的碱性区域中收集沉淀物，其中沉淀物包含来自在空间上变化的pH梯度内溶解和/或反应的金属盐的金属。

在另一个方面中，提供了制造水泥的方法。在本文中，术语“水泥”包括但不限于通常被称为波特兰水泥或熟料的包含氧化钙和粘土矿物以及任选的石膏的混合物，以及通常被称为混凝土的波特兰水泥和骨料的混合物。根据一些实施方案，所述方法包括：建立和/或保持包括空间上变化的pH梯度的区域；将碳酸钙输送至空间上变化的pH梯度的酸性区域，使得碳酸钙在空间上变化的pH梯度内的液体中溶解和/或反应；从空间上变化的pH梯度的碱性区域中收集固体氢氧化钙，其中固体氢氧化钙包含来自在空间上变化的pH梯度内溶解和/或反应的碳酸钙的钙；以及在窑内将固体氢氧化钙和/或源自至少部分固体氢氧化钙的固体氧化钙加热以制造水泥。

当结合附图考虑时，本发明的其他优点和新特征将从以下本发明的多个非限制性实施方案的详细描述中变得明显。在本说明书和通过引用并入的文献包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。

附图说明

将参照附图通过实例来描述本发明的非限制性实施方案，这些附图是示意性的并且不旨在按比例绘制。在附图中，所示出的每个相同或几乎相同的组成部分通常由单一数字表示。为了清楚，在不需要具体说明以使本领域普通技术人员理解本发明的情况下，并非在每幅附图中都标记出每个组成部分，也没有示出本发明的每个实施方案的每个组成部分。在附图中：

图1A是根据某些实施方案的包括反应器和窑的系统的截面示意图。

图1B是根据某些实施方案的包括反应器、加热器和窑的系统的截面示意图。

图1C是根据某些实施方案的包括反应器和窑的系统的截面示意图。

图1D是根据某些实施方案的包括反应器和窑的系统的截面示意图。

图2A是根据某些实施方案的反应器的截面示意图。

图2B是根据某些实施方案的以H电池形式的反应器的截面示意图，所述反应器包括在两个可选择性透过离子的膜之间的分离室。

图3A是根据某些实施方案的在电解水之后但在添加化合物之前的反应器的照片。

图3B是根据某些实施方案的来自图3A的反应器在添加化合物(在这种情况下为碳酸镍)之后十小时的照片。

图4A是根据某些实施方案的由化合物(在这种情况下为碳酸钙)在电化学电池中形成的沉淀物(在这种情况下为氢氧化钙)的照片。

图4B是根据某些实施方案的在将来自图4A的沉淀物(在这种情况下为氢氧化钙)收集并以3:1的摩尔比与SiO

图4C是根据某些实施方案的图4A的氢氧化物沉淀物(在这种情况下为氢氧化钙)的X射线衍射(XRD)图。

图5是根据某些实施方案的反应器的截面示意图。

图6是根据某些实施方案的反应器的截面示意图。

图7是根据某些实施方案的反应器的截面示意图。

图8是根据某些实施方案的反应器的截面示意图。

图9是根据某些实施方案的以H电池形式的反应器的截面示意图，所述反应器包括在两个可选择性透过离子的膜之间的分离室。

图10是根据某些实施方案的图3A的反应器在添加化合物(在这种情况下为碳酸镍)之后的照片。

图11是根据某些实施方案的将本文所述的水泥生产工艺与仅使用热能的常规水泥生产进行比较的流程图。

图12是根据某些实施方案的对于低排放、基于电化学的水泥厂的示意图。

图13是根据某些实施方案的基于电解槽的脱碳单元的示意图。

图14A至14J是根据某些实施方案的使用铂电极并且使用在去离子水中的1MNaNO

图15A至15F示出了根据某些实施方案的由脱碳反应器产生的Ca(OH)

图16示出了根据某些实施方案的脱碳反应器的如由各自以新组装的图13中的类型的H电池开始的十三个实验测量的库仑效率。

图17A至17F示出了根据某些实施方案的使用脱碳反应器中产生的Ca(OH)

图18A至18F示出了使用CaCO

具体实施方式

一般地描述了涉及酸和碱的反应方案；包括空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)的反应器，以及相关的系统和方法。在一些实施方案中，所述方法包括经由电解(例如，水解)产生酸和碱。在某些实施方案中，所述方法包括将金属盐(例如，金属碳酸盐如碳酸钙、碳酸镁和/或碳酸镍)溶解在酸中。在一些情况下，所述方法包括使金属氢氧化物(例如，氢氧化钙、氢氧化镁和/或氢氧化镍)在碱中沉淀。在一些实施方案中，所述方法包括收集沉淀的金属氢氧化物。在某些这样的实施方案中，电解在反应器内产生空间上变化的化学组成梯度(例如，反应器内的空间上变化的pH梯度)。

在一些实施方案中，电化学反应器包括空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)。在某些实施方案中，利用空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)形成沉淀物。在一些实施方案中，使化合物(例如，金属盐)溶解在空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)的第一区域(例如，酸性区域)中，并在空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)的第二区域(例如，碱性区域)中形成包含来自所述化合物(例如，金属盐)的一种或更多种元素(例如，金属)的沉淀物。

一些实施方案涉及组成、方法和反应器设计，其中利用电解反应来在电化学电池的正电极与负电极之间产生化学组成梯度。在一些实施方案中，然后采用所述电解产生的组成梯度通过以下来进行期望的化学反应：将反应物进给至一个电极附近的化学环境并利用电解产生的化学梯度在反应物或其组分朝向另一个电极扩散时由所述反应物产生产物。在一个实施方案中，这样的反应器旨在通过电化学手段和化学手段生产分解的矿物或金属盐。在一个实施方案中，通过使用这样的反应器代替包括加热矿物或金属盐以使其分解的常规热煅烧而减少或避免了用于产生热能的化石燃料的使用以及相关的温室气体或作为大气污染物的气体的产生。在一些实施方案中，矿物或金属盐包括金属碳酸盐，以及产生的温室气体至少部分地为二氧化碳。在另一个实施方案中，电解驱动的化学反应器通过来自可再生能源(例如太阳能光伏或风能)的电力供以动力，从而在进行煅烧或分解反应时减少产生温室气体的能源的使用。

一些实施方案涉及用于生产水泥例如波特兰水泥的方法。混凝土是现今世界上最广泛使用的人造材料。水泥生产也是世界上CO

一般地描述了包括电化学反应器的水泥生产系统和相关的方法。某些实施方案涉及包括电化学反应器和窑的用于生产水泥的本发明系统。在某些实施方案中，电化学反应器被配置成接收CaCO

在一些实施方案中，所述系统至少部分地(例如，至少10％、至少25％、至少50％、至少75％、至少90％、或100％)由可再生电力(例如，太阳能和/或风能)供以动力。在某些情况下，所述系统与使用常规热煅烧而不是电化学反应器的基本类似的系统相比具有更低的净碳排放(例如，低至少10％、低至少25％、低至少50％、低至少75％、或低至少90％)。在某些情况下，所述系统具有净零碳排放。

某些实施方案涉及其中在电化学反应器中生产Ca(OH)

如上所述，某些方面涉及反应器。这样的反应器的非限制性实例示于图1A至3B和5至10中。

在一些实施方案中，反应器包括一对相对的电极。根据一些实施方案，反应器包括同心电极设计。根据一些实施方案，反应器包括H电池(例如图3A、3B和10中所示的H电池)。在某些实施方案中，反应器包括第一电极。在一些实施方案中，第一电极包括阴极。例如，在图2B中，反应器101包括阴极104。在某些实施方案中，第一电极被选择为在相对碱性的条件下稳定的电子导体。在某些实施方案中，第一电极包括金属电极例如铂、金、镍、铱、铜、铁、钢、不锈钢、锰和锌，或碳例如石墨或无序碳，或金属碳化物例如碳化硅、碳化钛、或碳化钨。在某些实施方案中，第一电极包含金属合金(例如镍-铬-铁合金、镍-钼-镉合金)、金属氧化物(例如铱氧化物、镍铁钴氧化物、镍钴氧化物、锂钴氧化物、镧锶钴氧化物、钡锶铁氧化物、锰钼氧化物、二氧化钌、铱钌钽氧化物)、金属有机骨架、或金属硫化物(例如钼硫化物)。在某些实施方案中，在导电载体上分散或涂覆电催化剂或电极材料。

在一些实施方案中，反应器包括第二电极。在一些实施方案中，第二电极包括阳极。例如，在图2B中，反应器101包括阳极105。在某些实施方案中，第二电极被选择为在相对酸性的条件下稳定的电子导体。在某些实施方案中，第二电极包括金属电极例如铂、钯、铅、或锡，或金属氧化物例如过渡金属氧化物。在某些实施方案中，第一电极和/或第二电极包含催化剂。在一些实施方案中，阴极催化剂被选择为在碱性条件下稳定的，例如镍，铁，过渡金属硫化物例如钼硫化物，或过渡金属氧化物例如MnO

根据某些实施方案，反应器包括在第一电极与第二电极之间的空间上变化的化学组成梯度。在一些实施方案中，空间上变化的化学组成梯度包括空间上变化的pH梯度。例如，在图2B中，反应器101包括阴极104附近的第二区域(例如，碱性区域)106和阳极105附近的第一区域(例如，酸性区域)107；因此，反应器101包括在第一电极与第二电极之间的空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)。在一些实施方案中，第一区域包括酸性区域。在某些实施方案中，第二区域包括碱性区域。在另一些实施方案中，第一区域包括碱性区域以及第二区域包括酸性区域。

在一些实施方案中，反应器被配置成使得空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)至少部分地通过电解来建立和/或保持。例如，在图2B中，反应器101包括空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)，所述空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)包括第二区域(例如，碱性区域)106和第一区域(例如，酸性区域)107。在一些这样的实施方案中，该空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)通过电解来建立和/或保持。根据一些实施方案，中性电解质的电解可以在电极(例如阴极104和阳极105)之间产生空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)。在一些实施方案中，使用电解反应来在电化学电池的正电极与负电极之间产生化学组成梯度。根据某些实施方案，可以采用电解产生的化学组成梯度通过以下来进行期望的化学反应：将反应物进给至一个电极附近的化学环境并利用电解产生的化学组成梯度在反应物或其组分朝向另一个电极扩散时由所述反应物产生产物。

在一些实施方案中，电解包括水解。如本文所使用的，水解是指水的电解。例如，在一些实施方案中，在阴极中发生的反应将2个H

根据某些实施方案，反应器包括连接至空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)的第一区域(例如，酸性区域)的入口。例如，在图1B所示，反应器101包括连接至空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)的第一区域(例如，酸性区域)107的反应器入口114。

根据某些实施方案，酸性区域的pH为6或更小、5或更小、4或更小、3或更小、或者2或更小。在一些实施方案中，酸性区域的pH为至少0、至少1、至少2、至少3、或至少4。这些范围的组合也是可以的(例如，0至6(包括端值)的pH)。

在某些实施方案中，电化学反应器被配置成接收CaCO

在一些实施方案中，反应器包括连接至空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)的第二区域(例如，碱性区域)的出口。例如，在图1B中，反应器101包括连接至空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)的第二区域(例如，碱性区域)106的反应器出口115。

根据一些实施方案，碱性区域的pH为8或更大、9或更大、10或更大、11或更大、或者12或更大。根据一些实施方案，碱性区域的pH为14或更小、13或更小、12或更小、11或更小、或者10或更小。这些范围的组合也是可以的(例如，8至14(包括端值)的pH)。

在某些实施方案中，出口被配置成使得固体可以从反应器中排出。例如，在图1A中，反应器101包括被配置成使得固体可以从反应器101中排出的反应器出口115。在一些实施方案中，反应器包括固体处理装置，所述固体处理装置与出口相关联并且被配置成将固体从反应器中除去。例如，在一些实施方案中，固体处理装置117被配置成将固体(例如，固体金属氢氧化物如固体氢氧化镍、固体氢氧化钙、或固体氢氧化镁)从反应器101中除去。固体处理装置的实例包括但不限于传送带、钻、泵、槽、或能够将固体从反应器中运输走的任何其他设备。在一些实施方案中，固体处理装置利用流体流动、过滤、沉降、离心力、电泳、介电泳或磁性分离中的一者或组合将固体从液体中分离。

在一些实施方案中，反应器包括反应器出口。例如，在图1C中，系统100包括反应器101，所述反应器101包括反应器出口115。在一些实施方案中，反应器出口被配置成排放Ca(OH)

在一些实施方案中，反应器包括多于一个反应器出口(例如，至少1个、至少2个、至少3个、至少4个、少于或等于5个、少于或等于4个、少于或等于3个、或者少于或等于2个；这些范围的组合也是可以的)。在某些实施方案中，反应器包括第二出口。例如，在图1C中，反应器101包括第二出口190。

在某些实施方案中，第二出口被配置成排放CO

在一些实施方案中，反应器包括第三出口和/或第四出口。例如，在图1D中，反应器100包括第三出口195和第四出口196。在一些情况下，第二出口、第三出口和/或第四出口被配置成排放CO

根据一些实施方案，反应器还包括在第一电极与第二电极之间的一个或更多个可选择性透过离子的膜。在某些实施方案中，一个或更多个可选择性透过离子的膜包括两个可选择性透过离子的膜。例如，在图2B中，反应器101包括在阴极104与阳极105之间的两个可选择性透过离子的膜(膜110a和膜110b)，以及形成在可选择性透过离子的膜(膜110a和膜110b)之间的分离室113。在一些实施方案中，两个可选择性透过离子的膜彼此相同。在某些实施方案中，两个可选择性透过离子的膜彼此不同。

在一些实施方案中，一个或更多个可选择性透过离子的膜被配置成防止固体沉淀在第一电极上，防止固体使第一电极钝化，和/或防止两种不同的固体彼此污染。

根据某些实施方案，可选择性透过离子的膜在限制(或消除)固体通过的同时允许离子通过。例如，在图3A和3B中，可选择性透过离子的膜(膜110a和膜110b)可以包括多孔纤维材料例如滤纸，所述多孔纤维材料在限制(或消除)固体通过的同时允许离子通过。例如，在一些实施方案中，金属离子(例如，Ca

在一些实施方案中，可选择性透过离子的膜允许离子通过但限制(或消除)非离子化合物通过。在某些实施方案中，可选择性透过离子的膜允许离子以第一速率通过并且允许非离子化合物以比第一速率慢的第二速率通过。在一些实施方案中，可选择性透过离子的膜允许某些离子通过但限制(或消除)其他离子通过。在某些实施方案中，可选择性透过离子的膜允许某些离子以第一速率通过并且允许其他离子以比第一速率慢的第二速率通过。在一些实施方案中，可选择性透过离子的膜可以允许某些金属离子通过但限制(或消除)余者通过(或者允许某些金属离子比余者更快地通过)，可以允许H

例如，在一些实施方案中，膜110a可选择性地透过离子，例如，膜110a可以透过OH

在某些实施方案中，反应器旨在通过电化学手段和化学手段生产煅烧的或分解的矿物或金属盐(例如，金属碳酸盐)。在一些实施方案中，通过使用这样的反应器代替包括加热矿物或金属盐以使其分解的常规热煅烧而减少或避免了用于产生热能的化石燃料的使用，以及相关的温室气体(例如，CO

某些方面涉及用于生产水泥的系统。这样的系统的非限制性实例示于图1A至1D中。

在一些实施方案中，系统包括反应器。例如，在图1C中，系统100包括反应器101。

在某些实施方案中，反应器包括以上公开的或本文其他地方公开的反应器实施方案中的任一者或其组合。

根据某些实施方案，反应器包括具有空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)的区域。在一些实施方案中，空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)包括第一区域(例如，酸性区域)和第二区域(例如，碱性区域)。例如，在图1A中，系统100包括反应器101，所述反应器101包括具有第二区域(例如，碱性区域)106和第一区域(例如，酸性区域)107的空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)。

根据某些实施方案，酸性区域的pH为6或更小、5或更小、4或更小、3或更小、或者2或更小。在一些实施方案中，酸性区域的pH为至少0、至少1、至少2、至少3、或至少4。这些范围的组合也是可以的(例如，0至6(包括端值)的pH)。

根据一些实施方案，碱性区域的pH为8或更大、9或更大、10或更大、11或更大、或者12或更大。根据一些实施方案，碱性区域的pH为14或更小、13或更小、12或更小、11或更小、或者10或更小。这些范围的组合也是可以的(例如，8至14(包括端值)的pH)。

根据一些实施方案，反应器被配置成使得空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)至少部分地通过电解来建立和/或保持。例如，在图2A中，反应器101包括具有第二区域(例如，碱性区域)106和第一区域(例如，酸性区域)107的空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)，并且该空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)通过电解来建立和/或保持。根据一些实施方案，中性电解质的电解在电极(例如阴极104和阳极105)之间引起空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)。在一些实施方案中，电解包括水解。如本文所使用的，水解是指水的电解。例如，在一些实施方案中，在阴极中发生的反应为2H

在某些实施方案中，反应器包括被配置成接收碳酸钙的反应器入口。例如，在图1A中，系统100包括反应器101，所述反应器101包括反应器入口114，并且反应器入口114被配置成接收碳酸钙。

在一些实施方案中，反应器包括反应器出口。例如，在图1C中，系统100包括反应器101，所述反应器101包括反应器出口115。在一些实施方案中，反应器出口被配置成排放Ca(OH)

在一些实施方案中，反应器包括多于一个反应器出口(例如，至少1个、至少2个、至少3个、至少4个、少于或等于5个、少于或等于4个、少于或等于3个、或者少于或等于2个；这些范围的组合也是可以的)。在某些实施方案中，反应器包括第二出口。例如，在图1C中，反应器101包括第二出口190。

在某些实施方案中，第二出口被配置成排放CO

在一些实施方案中，反应器包括第三出口和/或第三出口。例如，在图1D中，反应器100包括第三出口195和第四出口196。在一些情况下，第二出口、第三出口和/或第四出口被配置成排放CO

根据一些实施方案，系统被配置成用于收集不同于固体氢氧化钙和/或固体氧化钙的副产物。在一些实施方案中，副产物包括CO

在一些实施方案中，收集副产物包括收集任何副产物。例如，在一些实施方案中，收集副产物包括收集CO

在某些实施方案中，系统包括窑。例如，在图1C中，系统100包括窑102。在一些实施方案中，窑包括窑入口。例如，在图1A中，窑102包括窑入口116。根据一些实施方案，窑在反应器出口的下游。例如，在图1A中，窑102在反应器出口115的下游。

根据某些实施方案，系统还包括在反应器出口与窑入口之间的加热器。例如，在图1B中，加热器103在反应器出口115与窑入口116之间。加热器的实例包括将置于其内部的物质加热或脱水的设备。例如，加热器103可以将沉淀物(例如，金属沉淀物，如金属氢氧化物如Ca(OH)

如本文所使用的，当第一单元和第二单元彼此连接并且在单元之间传送的材料的组成在将材料从第一单元输送至第二单元时基本上不变化(即，没有组分在相对丰度方面变化大于5％)时，在第一单元与第二单元之间存在直接附接(并且这两个单元被认为彼此“直接附接”)。作为一个说明性实例，连接第一单元和第二单元并且其中调节管道的内容物的压力和温度但不改变内容物的组成的管道被认为将第一单元和第二单元直接附接。另一方面，如果进行分离步骤和/或进行在从第一单元到第二单元通过期间显著改变管道的内容物的组成的化学反应，则管道将不被认为将第一单元和第二单元直接连接。在一些实施方案中，彼此直接附接的两个单元被配置成使得当将材料从第一单元输送至第二单元时不存在材料的相变。

在某些实施方案中，窑入口被配置成接收至少部分固体氢氧化钙和/或源自至少部分固体氢氧化钙的固体氧化钙。例如，在一些实施方案中，从反应器出口115收集氢氧化钙，并将反应器出口115直接附接至窑入口116，使得窑入口116被配置成接收至少部分固体氢氧化钙。在某些实施方案中，从反应器出口115收集氢氧化钙，并将其输送至加热器103。在一些实施方案中，加热器103将氢氧化钙全部或部分地转化为氧化钙。在一些实施方案中，窑入口116被配置成接收至少部分固体氢氧化钙和/或来自加热器13的源自至少部分固体氢氧化钙的固体氧化钙。

根据一些实施方案，窑被配置成加热Ca(OH)

在某些情况下，系统具有与使用常规热煅烧而不是电化学反应器的基本类似的系统相比更低的净碳排放(例如，低至少10％、低至少25％、低至少50％、低至少75％、或低至少90％)。在一些情况下，系统具有净零碳排放。

某些方面涉及方法。某些方面涉及经由电解产生酸和碱的方法。一种这样的方法的非限制性实例可以关于图1A中所示的实施方案来描述。

在一些实施方案中，所述方法包括经由电解(例如，水解)产生酸和碱。例如，在某些实施方案中，在图1A的第一区域(例如，酸性区域)107中产生酸以及在第二区域(例如，碱性区域)106中产生碱。在某些实施方案中，所述方法包括将金属盐(例如，金属碳酸盐如碳酸钙、碳酸镁和/或碳酸镍)溶解在酸中。例如，在一些情况下，可以通过图1A中的反应器入口114将金属盐添加至其中金属盐溶解在酸中的第一区域(例如，酸性区域)107中。在一些情况下，所述方法包括使金属氢氧化物(例如，氢氧化钙、氢氧化镁和/或氢氧化镍)在碱中沉淀。例如，在某些情况下，金属氢氧化物可以在图1A中的第二区域(例如，碱性区域)106中沉淀。在一些实施方案中，所述方法包括收集沉淀的金属氢氧化物。例如，在某些实施方案中，可以从图1A的反应器出口115收集沉淀的金属氢氧化物。在一些情况下，电解在反应器内产生空间上变化的化学组成梯度(例如，反应器内的空间上变化的pH梯度)。例如，在某些情况下，电解在图1A的反应器101内产生包括第二区域(例如，碱性区域)106和第一区域(例如，酸性区域)107的空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)。

某些方面涉及在空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)中形成沉淀物的方法。一种这样的方法的非限制性实例可以关于图2A和2B中所示的实施方案来描述。

根据一些实施方案，所述方法在如结合以上公开的或本文其他地方公开的任何实施方案或其组合描述的反应器和/或系统中进行。

在某些实施方案中，所述方法包括建立和/或保持包括空间上变化的化学组成梯度的区域。在一些实施方案中，空间上变化的化学组成梯度包括空间上变化的pH梯度。例如，在图2A中，反应器101包括具有第二区域(例如，碱性区域)106和第一区域(例如，酸性区域)107的空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)。在某些实施方案中，第一区域包括酸性区域。在一些实施方案中，第二区域包括碱性区域。

根据一些实施方案，建立和/或保持包括空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)的区域包括进行电解。例如，在图2A中，反应器101包括具有第二区域(例如，碱性区域)106和第一区域(例如，酸性区域)107的空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)，并且该空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)通过电解来建立和/或保持。根据一些实施方案，中性电解质的电解可以在电极(例如阴极104和阳极105)之间产生空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)。在一些实施方案中，电解包括水解。如本文所使用的，水解是指水的电解。例如，在一些实施方案中，在阴极中发生的反应将2个H

根据一些实施方案，所述方法包括将化合物(例如，金属盐)输送至空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)的第一区域(例如，酸性区域)。在某些实施方案中，金属盐包括金属碳酸盐。根据一些实施方案，金属碳酸盐包括碳酸钙、碳酸镁和/或碳酸镍。例如，根据一些实施方案，所述方法包括将碳酸钙输送至空间上变化的pH梯度的第一区域(例如，酸性区域)。例如，在图2A中，将化合物(例如，金属盐)111(例如，碳酸钙)添加至空间上变化的pH梯度的第一区域(例如，酸性区域)107。

根据某些实施方案，酸性区域的pH为6或更小、5或更小、4或更小、3或更小、或者2或更小。在一些实施方案中，酸性区域的pH为至少0、至少1、至少2、至少3、或至少4。这些范围的组合也是可以的(例如，0至6(包括端值)的pH)。

根据某些实施方案，使化合物(例如，金属盐)在空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)内的液体中溶解和/或反应。液体的非限制性实例包括非水性溶液或水性溶液。非水性溶液的实例包括包含非水性溶剂和电解质盐的溶液和/或包含离子液体的溶液。水性溶液的实例包括包含水和电解质盐的溶液。电解质盐的实例包括NaSO

根据一些实施方案，所述方法包括从空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)的第二区域(例如，碱性区域)中收集沉淀物。在某些实施方案中，沉淀物包括金属沉淀物，例如金属氢氧化物。金属氢氧化物的非限制性实例包括氢氧化镍、氢氧化钙和氢氧化镁。例如，在以上给出的实例中，使一种或更多种元素(例如，金属，如Ca

根据一些实施方案，碱性区域的pH为8或更大、9或更大、10或更大、11或更大、或者12或更大。根据一些实施方案，碱性区域的pH为14或更小、13或更小、12或更小、11或更小、或者10或更小。这些范围的组合也是可以的(例如，8至14(包括端值)的pH)。

根据某些实施方案，沉淀物包含来自在空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)内溶解和/或反应的化合物(例如，金属盐)的一种或更多种元素(例如，金属)。在一些实施方案中，一种或更多种元素包括金属元素。在本上下文中，金属是指似金属金属(metallic metal)或金属离子。在一些实施方案中，沉淀物包含来自在空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)内溶解和/或反应的金属盐的金属阳离子，并且在沉淀物内金属阳离子离子键合至阴离子。例如，在某些实施方案中，固体氢氧化钙包含来自在空间上变化的化学组成梯度(例如，空间上变化的pH梯度)内溶解和/或反应的碳酸钙的钙。作为非限制性实例，在图2A中，如上所述，将化合物(例如，金属盐)111(例如，碳酸钙)添加至第一区域(例如，酸性区域)107中，并使化合物(例如，金属盐)111(例如，碳酸钙)与第一区域(例如，酸性区域)107中的质子反应，使得化合物(例如，金属盐)111(例如，碳酸钙)溶解，形成一种或更多种元素例如金属(例如，形成Ca

根据某些实施方案，所述方法是制造水泥的方法。

根据某些实施方案，所述方法包括在窑内加热Ca(OH)

在一些实施方案中，在窑内加热Ca(OH)

在某些实施方案中，在窑内加热Ca(OH)

根据一些实施方案，所述方法是分批法的一部分。在某些实施方案中，定期从反应器中收集沉淀物(例如，金属氢氧化物如Ca(OH)

根据一些实施方案，所述方法产生不同于沉淀物的副产物。例如，在一些实施方案中，所述方法产生不同于固体氢氧化钙和/或固体氧化钙的副产物。在一些实施方案中，副产物包括CO

根据某些实施方案，所述方法还包括收集副产物。例如，在一些实施方案中，副产物包括CO

根据一些实施方案，将副产物用作燃料。在一些实施方案中，可以将H

根据一些实施方案，本文所述的反应器、系统和方法显示出一个或更多个有益特性并且具有一个或更多个应用。例如，本文所述的反应器、系统和方法的一些实施方案可以用于生产水泥(例如，波特兰水泥)。例如，在一些实施方案中，使用所述反应器代替常规水泥生产工艺中的煅烧。

此外，与常规水泥生产工艺相比，本文所述的反应器、系统和方法的某些实施方案可以用于在减少的大气污染物或温室气体(例如CO

在一些实施方案中，可以使用由本文所述的方法、反应器和/或系统生产的Ca(OH)

根据某些实施方案，反应器和/或系统部分或全部地由可再生电力(例如太阳能、风能和/或水力发电)供以动力。

根据某些实施方案，生成诸如CO

在一个实施方案中，电解驱动的化学反应器包括用于电解水的电解电池。如图5中所示，当进行电解时，这样的电池在阴极(其中发生析氢反应(HER)并产生OH

在一个实施方案中，所述pH梯度用于使金属碳酸盐在阳极附近的低pH下溶解，并且用于在金属离子朝向阴极处的较高pH环境扩散时使金属氢氧化物沉淀。在一些这样的实施方案中，如图6中所示，随着金属碳酸盐在阳极附近溶解，产生CO

在一个或更多个实施方案中，反应器以间歇方式运行，从而定期收集产物金属氢氧化物。图9示出了一种这样的收集方法，其中为了收集沉淀的金属氢氧化物，在两个电极之间设置分离室。在一个或更多个实施方案中，反应器以连续方式运行，使得在阳极处连续或定期地添加另外的金属碳酸盐，并且从反应区中连续或定期地除去沉淀的金属氢氧化物。例如，可以使用流动流将沉淀的金属氢氧化物从反应区中除去并收集，或者可以允许沉淀物沉积在诸如图9中的表面上，在反应器连续运行的同时将沉淀物从所述表面上连续或定期地除去。

图3A、10和3B示出了其中以上述方式使用H电池反应器的实例。在该示例性实施方案中，使用NiCO

图4A至4C示出了其中使用本发明的反应器由CaCO

在一些实施方案中，有利地使用或销售通过电化学反应器产生的氢气气体和/或氧气气体。在一些实施方案中，在燃料电池中使氢气与氧气反应以产生电力。在一些实施方案中，为了加热反应器或窑或炉，将氢气作为燃料或作为燃料的组分燃烧。

在一些实施方案中，用于进行所述电解驱动的化学反应器的电力由可再生能源(包括但不限于太阳能、风能或水力发电)产生。

在一个实施方案中，所述电化学驱动的化学反应器用于使CaCO

在该实例中，将用于CaCO

在该示例性过程中，运行反应器必需的电解反应需要237.1kJ/摩尔；然而，该能量首先同样可以由低碳源产生，其次，产生氢气和氧气，所述氢气和氧气可以远程用作增值产品或者可以用于例如通过使用燃料电池提供电力或通过燃烧过程提供反应热来为水泥生产过程供以动力。产生的能量可以用于运行电解槽或用于加热高温窑。

在一些实施方案中，从反应器中收集氢氧化钙(也称为熟石灰)和/或氧化钙(其与水反应产生熟石灰)并将其用于包括但不限于造纸、烟气处理碳捕获、灰浆混合物和砌筑(包括火山灰水泥)、土稳定、pH调节、水处理、废料处理和糖精制的应用中。以下是氢氧化钙(也称为熟石灰)和/或氧化钙(也称为石灰)的用途的非限制性实例。

1.冶金用途

a)黑色金属

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于制造铁和/或钢。例如，在制造铁和/或钢时，可以使用石灰作为熔剂，以形成防止铁和/或钢氧化的熔渣并且除去诸如二氧化硅、磷酸盐、锰和硫的杂质。在一些情况下，在制造铁和/或钢时使用熟石灰(干燥、或作为浆料)作为用于通过模拉拔丝或棒的润滑剂、作为铸模上的涂层以防止粘着、和/或作为钢产品上的涂层以防止腐蚀。在一些情况下，还使用石灰或熟石灰来中和酸性废料。

b)有色金属

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于制造包括但不限于以下的有色金属：铜、汞、银、金、锌、镍、铅、铝、铀、镁和/或钙。在一些情况下，可以使用石灰作为助熔剂以从矿石中除去杂质(例如二氧化硅、氧化铝、磷酸盐、碳酸盐、硫、硫酸盐)。例如，石灰和熟石灰可以用于有色金属矿石的浮选或回收。在某些情况下，石灰充当沉降助剂以保持适当的碱度和/或除去杂质(例如硫和/或硅)。在一些情况下，在铜、锌、铅和/或其他有色金属矿石的冶炼和精制中，使用熟石灰来中和含硫气体和/或防止形成硫酸。在某些情况下，石灰和/或熟石灰还用作金属上的涂层以防止与含硫物质反应。在某些情况下，在铝的生产中，石灰和/或熟石灰用于从铝土矿矿石中除去杂质(例如二氧化硅和/或碳酸盐)，和/或用于调节pH。在一些情况下，石灰用于在氰化物提取中保持碱性pH以使金、银和/或镍溶解。在锌的生产中，石灰在某些情况下用作还原剂。在一些情况下，在金属钙和/或镁的生产中，使镁氧化物和/或钙氧化物在高温下还原以形成镁金属和/或钙金属。

2.建造

a)砌筑(除波特兰水泥之外)

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于制造砌筑砂浆、灰浆、灰泥、白涂料、水泥浆、砖、板和/或非波特兰水泥。在这些应用中，在某些实施方案中，可以将石灰和/或熟石灰与其他添加剂混合并暴露于二氧化碳中以产生碳酸钙，可以使石灰和/或熟石灰与其他添加剂(例如铝硅酸盐)反应以形成胶结料，和/或可以使用石灰和/或熟石灰作为钙源。在砂浆、灰浆、灰泥和白涂料的情况下，在一些情况下，将石灰和/或熟石灰与添加剂和/或骨料(例如沙子)混合以形成糊料/浆料，所述糊料/浆料随着水蒸发以及随着石灰和/或熟石灰与大气二氧化碳反应形成碳酸钙而硬化。在水硬性火山灰水泥的情况下，在某些情况下，使石灰和/或熟石灰与铝酸盐、硅酸盐和/或其他火山灰材料(例如粉状燃料灰、火山灰、高炉渣和/或煅烧粘土)反应，以形成随着形成不溶性铝硅酸钙而硬化的水基糊料/浆料。在其他水硬性水泥的情况下，在一些情况下，使石灰和/或熟石灰在高温下与二氧化硅源、氧化铝源和/或其他添加剂反应使得形成胶结化合物，包括硅酸二钙、铝酸钙、硅酸三钙石和/或硅酸一钙。在一些情况下，通过在形成硅酸钙和/或硅酸钙水合物所需的温度下使熟石灰与二氧化硅源(例如，沙子、碎硅石和/或燧石)和/或其他添加剂反应来制造灰砂砖。在一些情况下，通过使石灰和/或熟石灰与活性二氧化硅、铝粉、水和/或其他添加剂反应来制造轻质混凝土(例如，加气混凝土(aircrete))；熟石灰与硅酸盐/铝酸盐之间的反应导致形成硅酸钙/铝酸钙和/或硅酸钙水合物，同时水、熟石灰与铝之间的反应导致在硬化糊料内形成氢气气泡。白涂料是由熟石灰的悬浮液制成的白色涂料，所述白涂料随着熟石灰与来自大气的二氧化碳反应而硬化并凝固。在一些情况下，当将形成硅酸钙的材料(例如，石灰、熟石灰、二氧化硅和/或水泥)和添加剂(例如，纤维素纤维和/或阻燃剂)以及水混合在一起，浇铸或压制成型时，形成硅酸钙板、混凝土和其他浇铸硅酸钙产品。在一些情况下，使用高温来使石灰、熟石灰和/或二氧化硅反应，和/或使水泥水合。

b)土(soil)稳定

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于使土稳定、硬化和/或干燥。例如，石灰和/或熟石灰可以在建造道路、跑道和/或铁路轨道之前施加至松散或细粒状的土，和/或用于使路堤和/或斜坡稳定。在一些情况下，当将石灰施加至粘质土时，在粘土与石灰之间可能发生火山灰反应从而产生硅酸钙水合物和/或铝酸钙水合物，这使土强化和/或硬化。在某些情况下，施加至土的石灰和/或熟石灰也可以与二氧化碳反应产生固体碳酸钙，这也可以使土强化和/或硬化。在一些情况下，由于石灰容易与水反应形成熟石灰，因此石灰还可以用于在建造工地将湿土干燥。

c)沥青添加剂和沥青回收

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于制造和/或回收沥青。例如，在一些情况下，将熟石灰添加至热混沥青中作为矿物填料和/或抗氧化剂，和/或用于增加抗水剥离性。在某些情况下，熟石灰可以与硅铝酸盐和/或二氧化碳反应以产生改善沥青中的粘结剂与骨料之间的粘结的固体产品。在一些情况下，作为矿物填料，石灰可以增加粘结剂的粘度、沥青的刚度、沥青的抗拉强度和/或沥青的抗压强度。在某些情况下，作为水硬性道路粘结剂，石灰可以降低水分敏感性和/或剥离性，使粘结剂加强使得其抗车辙，和/或改善韧性和/或抗低温下断裂性。在一些情况下，添加至回收沥青中的石灰和/或熟石灰引起更大的早期强度和/或对水分损害的抗性。

3.废料处理、水处理、气体处理

a)气体处理

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于除去酸性气体(例如氯化氢、二氧化硫、三氧化硫和/或氟化氢)和/或来自气体混合物(例如烟气、大气空气、储存室中的空气和/或封闭呼吸环境例如潜水艇中的空气)的二氧化碳。例如，在一些情况下，使石灰和/或熟石灰暴露于烟气中，引起石灰和/或熟石灰与烟气的组分(例如酸性气体，包括氯化氢、二氧化硫和/或二氧化碳)的反应，从而导致形成非气态钙化合物(例如氯化钙、亚硫酸钙和/或碳酸钙)。在某些实施方案中，使气体暴露于熟石灰中通过将熟石灰溶液和/或浆料喷洒到气体中，和/或通过使气体流与干燥的石灰和/或熟石灰反应来完成。在某些实施方案中，包含一种或多种酸性气体的气体流首先与碱金属氢氧化物(例如，氢氧化钠和/或氢氧化钾)的溶液反应形成可溶性中间体物质(例如碳酸钾)，随后使可溶性中间体物质与石灰和/或熟石灰反应以产生固体钙物质(例如碳酸钙)并使原始的碱金属氢氧化物溶液再生。在一些实施方案中，将由石灰和/或熟石灰与二氧化碳或碱金属碳酸盐的反应形成的碳酸钙返回至本文所公开的反应器、系统和/或方法，使得可以使石灰和/或熟石灰再生和/或使得可以将二氧化碳封存。

b)非气态废料处理

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于处理废料例如生物废料、工业废料、废水和/或污泥。在一些情况下，可以将石灰和/或熟石灰施加至废料以创建碱性环境，所述碱性环境用于中和酸性废料，抑制病原体，阻止苍蝇或啮齿动物，控制气味，防止浸出，和/或使污染物(例如重金属、铬、铜和/或悬浮/溶解的固体)和/或引起结垢的溶解的离子(钙离子和/或镁离子)稳定和/或沉淀。在某些情况下，石灰可以用于对含油废料进行脱水。在一些情况下，熟石灰可以用于使某些物质例如磷酸盐、硝酸盐和/或含硫化合物沉淀，和/或防止浸出。在某些情况下，石灰和/或熟石灰可以用于通过保持有利于水解的碱性条件来使有机物质的分解加快。

c)水处理

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于处理水。例如，在一些情况下，石灰和/或熟石灰可以用于创建碱性环境，所述碱性环境用于消毒，除去悬浮/胶体材料，降低硬度，调节pH，使贡献于水硬度的离子沉淀，使溶解的金属(例如铁、铝、锰、钡、镉、铬、铅、铜和/或镍)沉淀，和/或使其他离子(例如氟、硫酸根、亚硫酸根、磷酸根和/或硝酸根)沉淀。

4.农业和食品

-农业

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于农业。例如，在一些情况下，石灰和/或熟石灰可以单独使用或作为肥料中的添加剂使用，以调节土壤和/或肥料混合物的pH，从而提供最佳的生长条件和/或改善作物产量。

-糖

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于对糖进行精制。例如，在一些情况下，石灰和/或熟石灰用于提高原糖汁的pH，破坏原糖汁中的酶，和/或与无机物质和/或有机物质反应形成沉淀物。在某些情况下，可以用二氧化碳使过量的钙沉淀。在某些情况下，可以将所得的沉淀的碳酸钙返回至本文所公开的反应器、系统和/或方法以使熟石灰再生。

-皮革

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于制造皮革和/或羊皮纸。在皮革制造工艺中，在一些情况下，使用石灰来除去来自生皮上的毛发和/或角蛋白，分裂纤维，和/或除去脂肪。

-胶、明胶

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于制造胶和/或明胶。在制造胶和/或明胶的工艺中，在一些情况下，将动物骨头和/或生皮浸在熟石灰中，使胶原蛋白和其他蛋白质水解，从而形成不同分子量的蛋白质片段的混合物。

-乳制品

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于制造乳制品。在一些情况下，熟石灰用于在巴氏灭菌之前中和奶油的酸度。在某些情况下，熟石灰用于使酪蛋白酸钙从酪蛋白的酸性溶液中沉淀。在一些情况下，将熟石灰添加至发酵的脱脂乳中以生产乳酸钙。

-水果行业

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于水果行业。例如，在一些情况下，熟石灰和/或石灰用于将二氧化碳从水果储存中的空气中除去。在一些情况下，熟石灰用于中和废柠檬酸并用于提高果汁的pH。

-杀虫剂/杀菌剂

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用作杀菌剂和/或杀虫剂中的添加剂。例如，可以将熟石灰与硫酸铜混合以形成硫酸四铜(灭害剂)。在一些情况下，由于石灰在其碳酸化时在叶子上形成膜，从而将杀虫剂保留在叶上，因此石灰还可以用作用于其他种类灭害剂的载体。在一些情况下，熟石灰用于控制牡蛎床上海星的侵扰。

-食品添加剂

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用作食品添加剂。在一些情况下，石灰和/或熟石灰可以用作酸度调节剂，用作酸洗剂，以除去纤维素(例如，来自谷粒如玉米)，和/或使某些阴离子(例如碳酸根)从盐水中沉淀。

5.化学制品

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于制造化学制品。例如，其中，石灰和/或熟石灰可以用作钙和/或镁的来源、碱、干燥剂、苛化剂、皂化剂、粘合剂、絮凝剂和/或沉淀剂、助熔剂、玻璃成型产品、有机物质降解剂、润滑剂、填料和/或水解剂。

a)无机钙化合物

-沉淀的碳酸钙

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于制造沉淀的碳酸钙。在一些情况下，使熟石灰的溶液和/或浆料、和/或钙离子的溶液与二氧化碳和/或碱金属碳酸盐反应，使得形成碳酸钙和/或碳酸镁的沉淀物。在某些情况下，沉淀的碱金属碳酸盐可以用作填料以减少收缩，改善粘附性，增加密度，改变流变学和/或使塑料(例如PVC和胶乳)、橡胶、纸、漆、墨、化妆品和/或其他涂料增白/增亮。在一些情况下，沉淀的碳酸盐可以用作阻燃剂或除尘粉。在某些情况下，沉淀的碳酸钙可以用作碱化剂，用于农业，用作防腐剂、面粉添加剂、酿造添加剂、消化助剂、和/或用于沥青产品的添加剂、研磨剂(在清洁剂、洗涤剂、抛光剂和/或牙膏中)、灭害剂中的分散剂、和/或干燥剂。

-次氯酸钙

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于通过使氯气与石灰和/或熟石灰反应来制造次氯酸钙(漂白剂)。

-碳化钙

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于通过在高温下使石灰与含碳物质(例如焦炭)反应来制造碳化钙(乙炔的前体)。

-磷酸钙

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于通过以适当的比率使磷酸与熟石灰、和/或水性钙离子反应来制造磷酸钙(磷酸一钙、磷酸二钙和/或磷酸三钙)。在一些情况下，磷酸一钙可以用作自发面粉(富含矿物的食品)中的添加剂，用作用于牛奶制品的稳定剂和/或用作饲料添加剂。在一些情况下，磷酸二钙二水合物用于牙膏中，用作柔和研磨剂，用于饲料的矿物富集，用作造粒助剂和/或用作增稠剂。在某些情况下，磷酸三钙用于牙膏中，和/或用作饲料和/或肥料中的抗结块剂。

-溴化钙

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于制造溴化钙。在一些情况下，这通过使石灰和/或熟石灰与氢溴酸和/或溴以及还原剂(例如甲酸和/或甲醛)反应来完成。

-铁氰化钙

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于通过在氯化亚铁的水溶液中使石灰和/或熟石灰与氰化氢反应来制造铁氰化钙。然后可以将铁氰化钙转化为碱金属盐或铁氰化物。这些用作颜料和抗结块剂。

-硅钙

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于通过在高温下使石灰、石英和/或含碳材料反应来制造硅钙。在一些情况下，硅钙用作脱氧剂，用作脱硫剂和/或用于对黑色金属中的非金属夹杂物进行改性。

-重铬酸钙

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于通过将铬酸盐矿石与石灰一起焙烧来制造重铬酸钙。

-钨酸钙

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于通过使石灰和/或熟石灰与钨酸钠反应来制造钨酸钙，以用于生产用于诸如激光器、荧光灯和/或示波器的物品的钨铁和/或磷光体。

b)有机钙化合物

-柠檬酸钙

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于通过使石灰和/或熟石灰与柠檬酸反应来制造柠檬酸钙。在一些情况下，柠檬酸钙可以与硫酸反应以使纯柠檬酸再生。

-钙皂

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于通过使熟石灰与脂肪酸、蜡酸、不饱和羧酸(例如油酸、亚油酸、己酸乙酯酸(ethylhexanoate acid))、环烷酸和/或树脂酸反应来制造钙皂。在一些情况下，钙皂用作润滑剂、稳定剂、脱模剂、防水剂、涂料和/或印刷墨中的添加剂。

-乳酸钙

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于通过使熟石灰与乳酸反应来制造乳酸钙。在某些情况下，可以在第二步中使乳酸与硫酸反应以生产纯乳酸。在一些情况下，这些化学制品充当凝结剂和发泡剂。在一些情况下，乳酸钙用作药剂和/或饲料中的钙源，和/或用作缓冲剂。

-酒石酸钙

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于通过使熟石灰与碱性酒石酸氢盐反应来制造酒石酸钙。在一些情况下，可以在第二步中使酒石酸氢钙与硫酸反应以生产纯酒石酸。在某些情况下，酒石酸用于饲料、药物制剂中，和/或用作灰浆和/或金属抛光剂中的添加剂。

c)无机化学制品

-氧化铝

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于制造氧化铝。在氧化铝的制备中，使用石灰来使杂质(例如，硅酸盐、碳酸盐和/或磷酸盐)从加工的铝土矿矿石中沉淀。

-碱金属碳酸盐和碱金属碳酸氢盐

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于在氨碱法中由碱金属氯化物制造碱金属碳酸盐和/或碱金属碳酸氢盐。在该方法中，在一些情况下，在氨(和/或胺)与碱金属氯化物反应之后，使石灰和/或熟石灰与氯化铵(和/或铵氯化物，例如异丙基氯化铵)反应以使氨(和/或胺，例如异丙胺)再生。在一些情况下，可以使所得氯化钙与来自本文所公开的反应器、系统和/或方法的碱性流反应以使熟石灰再生。

-碳酸锶

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于制造碳酸锶。在一些情况下，石灰和/或熟石灰用于从硫酸铵中使氨再生，硫酸铵在氨被碳酸化并与硫酸锶反应之后形成。

-锆酸钙

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于制造锆酸钙。在一些情况下，使石灰和/或熟石灰与锆石(ZrSiO

-碱金属氢氧化物

在一些实施方案中，在通常称为苛化或再苛化的过程中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于由碱金属碳酸盐制造碱金属氢氧化物。在一些情况下，使熟石灰与碱金属碳酸盐反应以产生碱金属氢氧化物和碳酸钙。在一些情况下，使碱金属碳酸盐苛化的过程是包括以下的几个其他过程的特征：铝土矿矿石的纯化、酚油的加工和Kraft液循环(其中使包含碳酸钠的“绿液”与熟石灰反应以形成包含氢氧化钠的“白液”)。

-氢氧化镁

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于制造氢氧化镁。在一些情况下，将熟石灰添加至包含镁离子的溶液(例如，海水和/或盐水溶液)中导致氢氧化镁从溶液中沉淀。

d)有机化学制品

-烯烃氧化物.

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于制造烯烃氧化物。在一些情况下，石灰用于使氯丙醇和/或氯丁醇皂化或脱氯化氢以产生相应的氧化物。在一些情况下，然后可以通过酸性水解将氧化物转化为二醇。

-双丙酮醇.

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于制造双丙酮醇。在一些情况下，熟石灰用作碱性催化剂以促进丙酮的自缩合从而形成双丙酮醇，双丙酮醇用作用于树脂的溶剂，和/或用作异亚丙基丙酮、甲基异丁基酮和/或己二醇的生产中的中间体。

-羟基新戊酸新戊二醇酯、季戊四醇.

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用作碱性催化剂以制造羟基新戊酸新戊二醇酯和/或季戊四醇。

-蒽醌染料和中间体.

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用作碱性试剂，以在蒽醌染料和/或中间体的制造中用氢氧化物代替磺酸基团。

-三氯乙烯

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于从四氯乙烷中除去氯以形成三氯乙烯。

6.杂项用途

-二氧化硅、碳化硅和氧化锆耐火材料.

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰在二氧化硅、碳化硅和/或氧化锆耐火材料的制造中用作粘结剂、粘合剂和/或稳定剂。

-钙玻璃.

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用作钠钙玻璃制造中的石灰源。在一些情况下，将石灰和/或熟石灰与其他原料(包括二氧化硅、碳酸钠和/或添加剂例如氧化铝和/或氧化镁)一起加热至高温。在一些情况下，熔融混合物在冷却时形成玻璃。

-白色陶瓷陶器和搪瓷.

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于制造白色陶瓷陶器和/或搪瓷。在某些情况下，将熟石灰与粘土共混以充当熔剂、玻璃成形剂以帮助将材料粘合，和/或增加最终产品的白度。

-用于铸造和拉拔的润滑剂.

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用作用于材料(例如铁、铝、铜、钢和/或贵金属)的铸造和拉拔的润滑剂。在一些情况下，可以在高温下使用基于钙的润滑剂以防止金属粘着至模具。在某些情况下，润滑剂可以为石灰和其他材料(包括硅酸、氧化铝、碳和/或助熔剂例如荧石和/或碱金属氧化物)的共混物、钙皂。在一些情况下，熟石灰用作润滑剂载体。在某些情况下，将熟石灰结合至线材的表面，增加表面粗糙度和/或改善拉拔化合物的粘附性。

-钻探泥浆.

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于钻探泥浆制剂中以保持高碱度和/或使粘土保持非塑性状态。在一些情况下，当钻通用于油和气体的岩石时，可以通过中空钻管泵送钻探泥浆。在某些情况下，钻探泥浆将通过钻尖产生的岩石碎片带至表面。

-油添加剂和润滑脂.

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用作油添加剂和/或润滑脂。在一些情况下，使石灰与烷基酚盐和/或有机磺酸盐反应以制造钙皂，将钙皂与其他添加剂共混以制造油添加剂和/或润滑脂。在一些情况下，基于石灰的添加剂防止污泥堆积，并降低来自燃烧(尤其是在高温下)的产物的酸度。

-纸浆和纸

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于纸浆和/或造纸行业。例如，在Kraft工艺中使用熟石灰以使碳酸钠重新苛化成氢氧化钠。在一些情况下，可以将由该反应形成的碳酸钙返回至本文所公开的反应器、系统和/或方法以使熟石灰再生。在某些情况下，熟石灰还可以用作制浆的亚硫酸盐处理过程中的碱源，以制备液体(liquor)。在某些情况下，将熟石灰添加至亚硫酸溶液中以形成亚硫酸氢盐。在一些情况下，使用亚硫酸和亚硫酸氢盐的混合物来消化纸浆。在某些情况下，熟石灰还可以用于使木质素磺酸钙从亚硫酸盐废液中沉淀。

-水族馆

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用作用于海洋水族馆和/或礁生长的钙和/或碱度的来源。

-储存热的方法

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用于热化学能量储存(例如用于自加热食物容器和/或用于太阳能热储存)。

-阻燃剂

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的氢氧化钙和/或氢氧化镁用作阻燃剂(电缆绝缘和/或塑料绝缘的添加剂)。

-抗微生物剂

在一些实施方案中，通过本文所公开的反应器、系统和/或方法生产的熟石灰和/或石灰用作抗微生物剂。例如，在一些情况下，石灰和/或熟石灰用于处理疾病污染的区域，例如墙壁、地板、铺盖和/或动物舍。

以下实施例旨在举例说明本发明的某些实施方案，而不是例示本发明的全部范围。

实施例1

水泥生产是目前CO

水泥是按体积计最广泛生产的人造材料，并且是二氧化碳的最大单一工业生产者，目前排放所有人为温室气体排放的约8％。在不解决这样的工业来源的情况下，可能不能实现我们的能量系统的深度脱碳。该实施例说明了这样的基于电化学的方法：其将波特兰水泥的主要CO

现今能量系统的深度脱碳将不仅需要解决能量产生(24％的全球温室气体排放)和输送(14％的全球温室气体排放)部分，而且还需要解决难以脱碳部分例如大型工业(现今其造成约21％的全球温室气体排放)。工业使用用于热的化石燃料以驱动化学反应并且作为还原剂，但是如果：1)电替代物变得可获得，以及2)可再生电力的成本和可靠性持续改善，则可以鼓励变得较少依赖化石燃料。该实施例说明了这样的环境温度基于电化学的方法：使CaCO

图12是根据某些实施方案的低排放、基于电化学的水泥厂的示意图。由可再生电力供以动力的电化学脱碳单元将CaCO

水泥(尤其是波特兰水泥)是世界上最广泛生产的人造材料，以每年40亿公吨的速率生产。水泥工业是温室气体的最大工业来源(不包括农业；紧接着是炼钢)，现今可占全球温室气体排放的8％。水泥制造中排放的CO

目前，对于通过胺洗涤的经济碳捕获而言，来自水泥厂的烟气太不纯；替代燃料(例如用过的轮胎)的使用无法减轻来自CaCO

在该实施例中，反应器是基于电解池的，其中使用固有的pH梯度来进行CaCO

图13是根据某些实施方案的用于本实施例的基于电解槽的脱碳单元的示意图。反应1a和1b分别是在接近中性的pH下的析氧和析氢半电池反应。反应2a和2b表示碳酸钙的分解和CO

用于该实施例中的脱碳单元同时用作电解槽以及化学反应器以将固体CaCO

2H

2H

在稳态下，电解槽产生pH梯度，在向运行的H电池中添加通用pH指示剂时，所述pH梯度容易可视化，如图14A至14J中所示。在这样的电解槽中，H

然后，溶解的Ca

2CaCO

如本文所使用的，该反应器的化学计量操作是其中如式7中所示的电解期间产生的每两摩尔质子(式1)将一摩尔CaCO

在该实施例中，CO

图14A至14J是根据某些实施方案的使用铂电极并且使用去离子水中的1M NaNO

图14F至14I示出了相同的电池设计，但在各室与横管的交点处放置有多孔纸隔离物以限制对流。此外，该电池中的CaCO

使用图14F至14I中的电池设计，在阴极正前方的多孔纸隔离物上收集到大量的白色沉淀物，如图14J中所示。在干燥时，使用粉末X射线衍射(XRD)确定沉淀物主要为Ca(OH)

图15A至15F示出了根据某些实施方案的通过脱碳反应器产生的Ca(OH)

进行了一系列的实验以表征与化学计量极限相比反应器的库仑效率。在每个实验中，H电池反应器组装有新鲜电解质(使用1M NaClO

图16示出了根据某些实施方案的脱碳反应器的如从各自以新组装的图13中的类型的H电池开始的十三个实验中测量的库仑效率。将由反应器中的CaCO

根据某些实施方案，可以设计这样的反应器，其中存在对对流和化学梯度的更大的控制，并且其中更有效且连续地收集沉淀的Ca(OH)

已经证实了所提出的脱碳反应器的效能，然后评估其固体Ca(OH)

图17A至17E示出了根据某些实施方案的使用脱碳反应器中生产的Ca(OH)

图18A至18E示出了使用CaCO

除了生产适用于水泥合成的反应性Ca(OH)

在一些实施方案中，来自根据某些实施方案的脱碳反应器的O

来自常规水泥窑的烟气中的CO

在一些实施方案中，在本文所公开的某些脱碳单元的阴极处产生的氢气具有可以以若干种方式实现的价值。作为原料的氢气对诸如氨和肥料生产、油和气体精制以及冶金工艺学的主要工业是重要的，并且被认为是可以使重型运输、航空和供暖脱碳的正在发展的技术的关键组成部分。在一些实施方案中，来自脱碳单元的氢气可以作为增值产品供应至这样的工业。在一些实施方案中，气体流还可以用于生产液体燃料(例如也使用氢气的那些)以及生产醇的CO

在一些实施方案中，氢气还可以反向循环以支持水泥工艺(图12)。在某些情况下，氢气可以直接燃烧以反向为水泥操作提供热或电力。或者，在一些情况下，H

根据某些实施方案，由脱碳单元产生的CO

在一些实施方案中，基于电化学的水泥制造工艺可以完全使用可再生电力运行。在某些实施方案中，使用脱碳反应器的输出气体的最低资本密集方式可以是通过燃烧加热水泥窑。对这种配置中的能量流进行分析；详细内容在SI中给出。假设脱碳反应器以85％库仑效率运行，电解槽以60％至75％效率运行，以及所得H

基于电化学的工艺的成本取决于配置，以上讨论了其许多可能的配置。在一些情况下，对于整个系统或其子单元中的任一者的寿命成本和经济回报取决于资本成本、效率和耐久性，以及水泥和气态副产物的价值。在一些情况下，脱碳反应器的寿命成本将取决于其具体的设计和性能。然而，对根据某些实施方案的电化学工艺的能量成本与其燃煤对应物的能量成本进行比较。对于电化学工艺估算的5.2MJ/kg水泥至7.1MJ/kg水泥超过了对于一般美国窑中常规水泥工艺所需的能量(其为4.6MJ/kg)。在61美元/吨(针对烟煤)的煤价下，对于常规工艺的能量成本为约28美元/吨水泥，其是113美元/公吨的平均美国水泥售价的25％。对于电化学工艺的相应成本自然取决于电的价格，并且如果从可再生资源中获得，则在一些情况下可以为零甚至为负的。然而，对于0.02美元/kWh、0.04美元/kWh和0.06美元/kWh的电力成本，并且假设电化学工艺的能量需求为6MJ/kg(其处于估算范围的中间)，则能量成本分别为35美元/吨水泥、60美元/吨水泥和100美元/吨水泥。这表明，在没有其他考虑的情况下，只有当电力可以<0.02美元/kWh获得时，电化学工艺才将与常规工厂(约28美元/吨水泥)成本不相上下。相比之下，在美国内陆许多地区风电的价格目前处于0.02美元/kWh或略低于0.02美元/kWh。

然而，这种成本比较忽略了碳捕获和封存的成本，对于常规水泥烟气的胺洗涤碳捕获和封存的成本估算为约91美元/吨。在以上模拟的电化学顺序中，其中将电解H

最后，考虑了根据某些实施方案的基于电解槽的工艺的水强度。使用根据某些实施方案的脱碳单元制造的每kg水泥将需要0.4kg水；这意味着生产1800吨水泥/天的一般美国窑每天将需要约760吨水。然而，在一些情况下，在使Ca(OH)

该实施例说明了基于电化学的水泥合成工艺，其中使CaCO

材料和方法

脱碳单元.

定制设计的H电池由James Glass,Inc.(Hanover，MA)制造。电解质为溶解在去离子水中的1M NaClO

XRD表征

使用PANalytical(Almelo，Netherlands)X'Pert PRO XRPD，使用Cu辐射和半径为240mm的立式圆θ:θ测角仪收集XRD图案。该仪器的默认配置为具有高速度高分辨率X'Celerator位置敏感检测器的Bragg-Brentano几何结构，使用Open Eulerian Cradle(OEC)样品台。使用Highscore，版本4.7分析XRD数据。

SEM表征

使用配备有能量分散X射线检测器(nanoScience Instruments，Phoenix，AZ)的Phenom XL仪器在用于成像的10kV加速电压以及用于EDS分析的15kV下运行来进行样品的SEM成像和组成分析。

BET表征

使用Quantachrome Instruments NOVA 4000E(Anton Paar QuantaTech，BoyntonBeach，佛罗里达)来进行粉末比表面积的多点BET分析。

硅酸三钙石合成

将电化学沉淀的Ca(OH)

实施例2

本实施例描述了在电化学电池内的空间上变化的pH梯度中由碳酸镍(NiCO

使用图3A中描绘的电化学电池。电化学电池为包括阴极104、阳极105和包含电解质的溶液的H电池，其中阴极104和阳极105至少部分地浸没在溶液中。阴极104和阳极105为两个铂棒，以及电解质为0.5M Na

然后将碳酸镍添加至阳极105周围的溶液中。在添加碳酸镍之后一小时，阳极105周围的溶液的底部为绿色，来自碳酸镍，同时阳极105周围的溶液的顶部保持粉红色，指示约4的pH。阴极104周围的溶液的颜色似乎不变。在添加碳酸镍之后十小时，碳酸镍耗尽，并且阳极105周围的溶液为绿色，指示pH为约7，同时阴极104周围的溶液为蓝色，指示pH为约9，如图3B中所示。在十小时时，在可选择性透过离子的膜(膜110a和膜110b)之间的分离室113中观察到沉淀物112(在这种情况下为氢氧化镍)。

使碳酸镍在阳极的酸性区域中溶解，导致产生二氧化碳和镍离子。镍离子朝向阴极的碱性区域扩散，在阴极其与氢氧根离子反应形成氢氧化镍—观察到的沉淀物。从阴极还释放氢气气体，同时从阳极释放氧气气体和二氧化碳气体。

实施例3

本实施例描述了在电化学电池内的空间上变化的pH梯度中由碳酸钙(CaCO

如实施例2中那样设置和运行电化学电池，不同之处在于电解质为1M NaClO

虽然本文已经描述和举例说明了本发明的若干实施方案，但是本领域普通技术人员将容易想到用于执行本文所述的功能和/或获得本文所述的结果和/或一个或更多个优点的多种其他手段和/或结构，并且这样的变化和/或修改中的每一者被认为在本发明的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易理解，本文所述的所有参数、尺寸、材料和配置意在是示例性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明的教导的具体的一种或多种应用。本领域技术人员将认识到或仅使用常规实验就能够确定本文所述的本发明的具体实施方案的许多等同方案。因此，应理解，前述实施方案仅作为实例给出，并且在所附权利要求及其等同方案的范围内，本发明可以以除具体描述和要求保护之外的方式实施。本发明涉及本文所述的每个单独特征、系统、制品、材料和/或方法。此外，如果这样的特征、系统、制品、材料和/或方法不相互矛盾，则两个或更多个这样的特征、系统、制品、材料和/或方法的任意组合包括在本发明的范围内。

某些实施方案涉及系统。在一个方面中，系统包括：电化学反应器，所述电化学反应器包括：第一出口，所述第一出口被配置成排放Ca(OH)

在构思1的一些实施方案中，所述系统还包括容器，所述容器被配置成收集从所述第二出口排放的CO

在构思1至3中任一项的一些实施方案中，所述单元为窑，所述窑被配置成加热Ca(OH)

在构思1至5中任一项的一些实施方案中，所述第二出口和/或第三出口被配置成排放O

在一个方面中，系统包括：电化学反应器，所述电化学反应器包括：第一出口，所述第一出口被配置成排放Ca(OH)

在构思8的一些实施方案中，所述单元为窑，所述窑被配置成加热Ca(OH)

在一些实施方案中，系统包括：电化学反应器，所述电化学反应器包括：第一出口，所述第一出口被配置成排放Ca(OH)

在构思12的一些实施方案中，所述单元为窑，所述窑被配置成加热Ca(OH)

在构思1至14中任一项的一些实施方案中，所述系统至少部分地由可再生电力(例如，太阳能和/或风能)供以动力[构思15]。在构思1至15中任一项的一些实施方案中，将从所述系统中排放的CO

某些实施方案涉及方法。在一个方面中，方法包括：在电化学反应器中产生Ca(OH)

在构思19的一些实施方案中，所述方法还包括将来自所述电化学反应器的CO

在构思19至21中任一项的一些实施方案中，所述输送包括在以下中的一者或更多者中加工Ca(OH)

在构思19至23中任一项的一些实施方案中，其中所述方法还包括在所述电化学反应器中产生O

在一些实施方案，方法包括：在电化学反应器中产生Ca(OH)

在构思26的一些实施方案中，所述输送包括将Ca(OH)

在一些实施方案中，方法包括：在电化学反应器中产生Ca(OH)

在构思30的一些实施方案中，所述输送包括将Ca(OH)

在构思19至32中任一项的一些实施方案中，所述方法至少部分地由可再生电力(例如，太阳能和/或风能)供以动力[构思33]。在构思19至33中任一项的一些实施方案中，将在所述电化学电池中产生的CO

2019年1月16日提交的美国临时专利申请第62/793,294号；2019年2月1日提交的美国临时专利申请第62/800,220号；和2019年3月14日提交的美国临时专利申请第62/818,604号各自出于所有目的在此通过引用整体并入。

除非明确地指出相反，否则如本文在说明书和权利要求书中使用的不定冠词应理解为意指“至少一者”。

如本文在说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应理解为意指如此结合的要素中的“任一者或两者”，即要素在一些情况下共同存在，而在另一些情况下要素分开存在。除非明确地指出相反，否则可以任选地存在除通过“和/或”子句具体指出的要素之外的其他要素，无论其与具体指出的那些要素相关或不相关。因此，作为非限制性实例，当与开放式语言例如“包括”结合使用时，提及“A和/或B”在一个实施方案中可以指A而没有B(任选地包括除B之外的要素)；在另一个实施方案中可以指B而没有A(任选地包括除A之外的要素)；在又一个实施方案中可以指A和B二者(任选地包括其他要素)；等等。

如本文在说明书和权利要求书中使用的，“或”应被理解为具有与如上所定义的“和/或”相同的含义。例如，当分离列表中的项目时，“或”或者“和/或”应解释为包括性的，即包括多个要素或要素列表中的至少一个，但还包括多于一个，以及任选的额外的未列出项目。仅明确指出相反的术语，例如“仅一个”或“恰好一个”或者当在权利要求中使用时，“由……组成”将指包括多个要素或要素列表中的恰好一个要素。通常，当前面有排他性术语(例如“任一”、“其一”、“仅其一”或“恰好其一”)时，如本文所使用的术语“或”仅应解释为表示排他性替代方案(即，“一者或另一者，但并非二者”)。当在权利要求中使用时，“基本上由……组成”应具有在专利法领域中所使用的通常含义。

如本文在说明书和权利要求中所使用的，短语“至少一者”在提及一个或更多个要素的列表时应理解为意指从要素列表中的任一个或更多个要素中选择的至少一个要素，但不一定包括要素列表内具体列出的每个要素中的至少一者，也不排除要素列表中的要素的任何组合。该定义还允许可以任选地存在除在短语“至少一个”所提及的要素列表中具体指出的要素之外的要素，无论其与具体指出的那些要素相关或不相关。因此，作为非限制性实例，“A和B中的至少一者”(或等同地，“A或B中的至少一者”，或等同地，“A和/或B中的至少一者”)在一个实施方案中可以指至少一个A，任选地包括多于一个A，而不存在B(并且任选地包括除B之外的要素)；在另一个实施方案中，可以指至少一个B，任选地包括多于一个B，而不存在A(并且任选地包括除A之外的要素)；在又一个实施方案中，可以指至少一个A，任选地包括多于一个A，以及至少一个B，任选地包括多于一个B(并且任选地包括其它的要素)；等等。

如本文所使用的，除非指出相反，否则本文所公开的涉及相对量的所有百分比均为重量百分比。

在权利要求中以及在以上说明书中，所有过渡性短语例如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“保持”等均应理解为开放式的，即意指包括但不限于。仅过渡短语“由……组成”和“基本上由……组成”应分别是封闭式或半封闭式的过渡短语，如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节中所阐述的。